專利名稱：栓接結(jié)合面的法向靜力學特性測試實驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于機械設計與制造領域，涉及栓接結(jié)合面法向力學特性測試，特別涉及研究栓接結(jié)合面的法向靜力學特性測試實驗裝置。
背景技術：
應用于在現(xiàn)代生產(chǎn)生活的各個領域的機械，通常情況下都是由許多零件裝配組成，機械結(jié)構(gòu)中最典型的結(jié)合面就是螺栓結(jié)合面。由于結(jié)合面的接觸剛度和變形對機床總剛度及變形影響很大，因此機械結(jié)構(gòu)的結(jié)合面靜態(tài)力學特性研究很重要。在結(jié)合面靜態(tài)試驗過程中，我們需要準確獲得的數(shù)據(jù)包括兩個結(jié)合面間的初始預緊力；實驗過程中加載的拉力；兩個接觸結(jié)合面間在外力作用下的變形?，F(xiàn)在科研機構(gòu)或者院校中進行結(jié)合面法向試驗的試驗裝置有的不能準確獲取螺栓初始預緊力，有些則是不能精確得出對兩結(jié)合面實驗過程中的變形，還有些實驗裝置結(jié)構(gòu)做成懸臂梁的形式。由于具有這樣或者那樣的缺陷，導致實驗數(shù)據(jù)精確度有待提高。綜上所述，設計能夠采集到可靠數(shù)據(jù)的實驗裝置，以便能夠更準確掌握結(jié)合面靜態(tài)力學特性顯得很重要。

實用新型內(nèi)容針對以上問題，本實用新型的目的是提供一種能較準確采集結(jié)合面拉伸實驗過程中的變形以及最后的變形結(jié)果，且所加預緊力能精確測定，以及克服懸臂梁方式對實驗結(jié)果影響的栓接結(jié)合面的法向靜力學特性測試實驗裝置。為實現(xiàn)以上目的，該實驗裝置采用了以下技術方案一種栓接結(jié)合面的法向靜力學特性測試實驗裝置，該裝置是由兩個螺桿1、鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓組件2、電渦流位移傳感器3、上壓塊4、有孔定位法蘭5、無孔法蘭6和下壓塊7構(gòu)成。兩個螺桿1分別和上壓塊4和下壓塊7由螺紋連接，上壓塊4的圓柱端面和下壓塊7的圓柱端面相互貼合構(gòu)成結(jié)合面。鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓組件2穿過上壓塊4和下壓塊7軸心處的通孔且與結(jié)合面垂直；鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓組件2中的螺栓中預埋了應變片；電渦流位移傳感器3沿上壓塊4和下壓塊7構(gòu)成的結(jié)合面布置。上壓塊4和下壓塊7的外圓周面靠近結(jié)合面處有不連續(xù)凸臺，所述的凸臺分別用來定位有孔定位法蘭5、無孔法蘭6。有孔定位法蘭5采用點焊方式焊接在上壓塊4的凸臺上，無孔法蘭6采用同樣的方式焊接在下壓塊7的凸臺上。3個電渦流位移傳感器3隔120°夾角均布在結(jié)合面外緣的法蘭上，用兩個螺母分別壓緊在有孔定位法蘭的上下表面。鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓組件2頭部打孔，在孔壁上粘貼應變片，應變片上連接的輸出線引出后與應變儀相連。采用以上設計方案，其優(yōu)點是上下兩個螺桿在施加外力時能夠自動調(diào)整位置對正使其所受到的外力僅有拉力，排除了扭轉(zhuǎn)力矩對螺桿的影響；均布在結(jié)合面圓周的三個位移傳感器保證了結(jié)合面處的位移數(shù)據(jù)的準確性，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實時采集三個位移傳感器的輸出數(shù)據(jù)；螺栓內(nèi)的應變片通過應變儀及采集系統(tǒng)能精確反應出加載的預緊力；上壓塊和下壓塊構(gòu)成的結(jié)合面上螺栓孔的軸心與外加拉力的中心重合，避免了懸臂梁結(jié)構(gòu)。

附圖1是本實用新型的應用示意圖。附圖2是本實用新型的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。附圖3是有孔法蘭與壓塊焊接后的位置詳圖。圖中1、螺桿，2、鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓組件，3、電渦流位移傳感器，4、上壓塊，5、有孔定位法蘭，6、無孔法蘭，7、下壓塊。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本說明進行詳細描述。如圖1所示為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，實驗裝置夾緊在拉伸強度試驗機上，由拉伸強度試驗機對實驗裝置施加一定的拉力，拉力的大小由人機交互界面控制。實驗裝置上連接螺栓所施加的預緊力通過電橋與應變儀連接，預緊力數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過應變儀采集，采集的數(shù)據(jù)顯示在人機界面上，同時，人機界面對實驗過程及加載方式進行控制。由拉伸強度試驗機內(nèi)置的力傳感器和安裝在實驗裝置上的電渦流位移傳感器所采集的數(shù)據(jù)均由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集并顯示在計算機上，通過相關軟件的處理即可得到所測結(jié)合面在不同面壓下的剛度和相應的變形值。如圖2所示，一種栓接結(jié)合面的法向靜力學特性測試實驗裝置的結(jié)構(gòu)簡圖，圖中1為螺桿，2為鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓組件，3為電渦流位移傳感器，4為上壓塊，5是有孔定位法蘭，6是無孔法蘭，7是下壓塊。兩個螺桿1分別和上壓塊4和下壓塊7由螺紋連接，上壓塊4的圓柱端面和下壓塊7的圓柱端面相互貼合構(gòu)成結(jié)合面。鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓組件2穿過上壓塊4和下壓塊7軸心處的通孔且與結(jié)合面垂直；鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓組件2中的螺栓中預埋了應變片；電渦流位移傳感器3沿上壓塊4和下壓塊7構(gòu)成的結(jié)合面布置。螺桿1與上、下壓塊由螺紋連接，所以當試驗機夾緊螺桿1兩端的方頭時，可以通過螺紋部位的旋轉(zhuǎn)，使上下兩個方頭自動調(diào)整到合適的對正位置，有效的去除了試件不對正受到的扭轉(zhuǎn)力矩。螺桿1和壓緊結(jié)合面的鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓組件2為同軸心，去除了懸臂梁結(jié)構(gòu)對實驗結(jié)果的影響。圖3為有孔定位法蘭5與上壓塊4焊接時擺放位置的簡圖，有孔定位法蘭5上的3個孔要放置在上壓塊上凸臺的3個豁口的中心位置，這樣可以擴大電渦流位移傳感器3上的螺母空間，不但便于夾緊定位，而且使得結(jié)構(gòu)緊湊。
權利要求1.一種栓接結(jié)合面的法向靜力學特性測試實驗裝置，該裝置是由兩個螺桿(1)、鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓組件( 、電渦流位移傳感器C3)、上壓塊(4)、有孔定位法蘭(5)、無孔法蘭(6)和下壓塊(7)構(gòu)成；其特征在于，兩個螺桿(1)分別和上壓塊(4)和下壓塊(7)由螺紋連接，上壓塊(4)的圓柱端面和下壓塊(7)的圓柱端面相互貼合構(gòu)成結(jié)合面；鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓組件( 穿過上壓塊(4)和下壓塊(7)軸心處的通孔且與結(jié)合面垂直；鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓組件O)中的螺栓中預埋了應變片；電渦流位移傳感器(3)沿上壓塊(4)和下壓塊(7)構(gòu)成的結(jié)合面布置。
2.根據(jù)權利要求1所述的測試實驗裝置，其特征在于，上壓塊⑷和下壓塊(7)的外圓周面靠近結(jié)合面處有不連續(xù)凸臺，所述的凸臺分別用來定位有孔定位法蘭( 、無孔法蘭(6)。
3.根據(jù)權利要求1中所述的測試實驗裝置，其特征在于，有孔定位法蘭(5)采用點焊方式焊接在上壓塊(4)的凸臺上，無孔法蘭(6)采用同樣的方式焊接在下壓塊(7)的凸臺上。
4.根據(jù)權利要求1中所述的測試實驗裝置，其特征在于，3個電渦流位移傳感器(3)隔120°夾角均布在結(jié)合面外緣的法蘭上，用兩個螺母分別壓緊在有孔定位法蘭的上下表面。
5.根據(jù)權利要求1中所述的測試實驗裝置，其特征在于，鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓組件( 頭部打孔，在孔壁上粘貼應變片，應變片上連接的輸出線引出后與應變儀相連。
專利摘要本實用新型公開了一種栓接結(jié)合面的法向靜力學特性測試實驗裝置，其包括兩個螺桿，鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓組件，三個電渦流位移傳感器，上壓塊、有孔定位法蘭，無孔法蘭和下壓塊組成。兩個螺桿分別和上壓塊、下壓塊由螺紋連接，電渦流位移傳感器通過螺紋連接固定在有孔定位法蘭的上下面，上壓塊和下壓塊由鋼結(jié)構(gòu)用高強度大六角頭螺栓組件通過貫穿上、下壓塊軸心的通孔連接。本實用新型保證了試件拉伸實驗時的對心性，極大的減少了懸臂梁結(jié)構(gòu)對試驗結(jié)果的影響，提高了預緊力加載的準確度，提供了結(jié)合面變形的實時追蹤，提高了結(jié)合面處彈性變形的測量精確度。
文檔編號G01M13/00GK202329994SQ20112043867
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月8日 優(yōu)先權日2011年11月8日
發(fā)明者劉志峰, 張東梅, 張愛平, 王晶晶, 蔡力鋼, 郭鐵能 申請人:北京工業(yè)大學